Le programme de maîtrise La physique quantique pour l'ingénierie des matériaux avancés est consacré à l'étude de nouveaux phénomènes physiques découverts dans les matériaux nanostructurés et les dispositifs quantiques créés 20-30 dernières années dans la recherche de composants pour l'électronique quantique. Dans le même temps, le programme aborde les principes physiques de base des systèmes et appareils de l'électronique quantique, ainsi que certaines techniques de fabrication importantes et mesures des caractéristiques physiques et chimiques des structures et matériaux quantiques de taille. Le programme est conçu pour les étudiants formés à la quantité de cours universitaires en physique générale et introduction à la physique théorique pour un baccalauréat, ce qui comprend les cours: mécanique théorique et la théorie de l'élasticité, l'électrodynamique, mécanique quantique et de la physique statistique. Le programme n'implique pas une formation spéciale des étudiants en physique de la matière condensée, car elle comprend des cours de base en:

1) la physique quantique moderne des solides,
2) théorie électronique des métaux,
3) la technologie et les matériaux de l'électronique quantique,
4) méthodes spectroscopiques de caractérisation des matériaux.


Le milieu de l'enseignement de ce programme est l'anglais.


Une caractéristique distinctive du programme de ce Master est de se concentrer sur l'étude de nouveaux phénomènes physiques dans les matériaux et les dispositifs quantiques de taille, qui sont tous négligés dans les cours traditionnels de la physique des solides. Ces objets d'étude sont apparus au cours des 20-30 dernières années grâce au développement d'outils et de méthodes de mesure et conversion des propriétés des matériaux dans le domaine nanométrique des distances. Bien que les phénomènes physiques et les processus observés dans les nouveaux matériaux et des nanostructures sont décrits dans le cadre de concepts fondamentaux bien établis de la physique quantique et classique, ils ne pouvaient pas devenir un objet d'étude des formations traditionnelles sur la matière condensée, qui ont été créés au milieu du XXe siècle, tout simplement parce que la plupart de ces installations et les outils de mesure adéquats pour leurs travaux de recherche ont été pas encore développé. Le cercle de la nouvelle phénomènes physiques étudiés dans des cours spéciaux du programme de ce master comprend les effets de la taille de quantification dans les structures de faible dimension, notamment: l'effet Hall quantique, les fluctuations de charge quantique, blocage de Coulomb et Landauer conductance quantique des contacts de taille atomique , les statistiques de Wigner-Dyson de niveaux d'énergie électronique dans les nanoclusters, les oscillations de Rabi dans les systèmes à deux niveaux, les spectres des points quantiques, des puits et des fils dans un champ magnétique, phonons dans des structures fractales, modes Einstein en matériaux semi-conducteurs thermoélectriques avec complexe cellule cristal, etc. Ce programme de master permet aux étudiants de s'orienter dans la recherche scientifique et appliquée moderne et le développement de matériaux et dispositifs quantiques par l'acquisition de compétences dans les calculs théoriques dans le domaine de la physique quantique des nanosystèmes ainsi que des mesures expérimentales utilisant des équipements modernes. le domaine de la microscopie et de la spectroscopie par sonde électronique et à balayage.

Cours de base 1) La physique quantique moderne des solides (1 er semestre) introduit: différents aspects de la physique moderne de l'état solide, y compris les phénomènes de taille atomique, notamment ceux considérés dans les domaines suivants: effet quantique quantique, graphène et nanotubes de carbone , Conductivité quantique de Landauer des contacts de taille atomique, aimants quantiques (chaînes de spin), magnétisme des systèmes frustrés, semi - conducteurs magnétiques, y compris le silicium dopé au manganèse, magnétorésistance colossale, transitions de phase quantique, excitations de basse énergie dans les milieux désordonnés et granulaires. les conducteurs, les métaux à fermions lourds, les semiconducteurs Kondo, les quasicristaux et les alliages à structure complexe; 2) La théorie des électrons des métaux (1 er semestre) introduit dans: les méthodes de base et les résultats de la théorie des électrons des métaux, qui sont au centre des recherches actuelles sur les propriétés quantiques des solides et utilisent le concept de quasi-particules de Landau théorie des liquides pour décrire les propriétés des métaux normaux; description des phénomènes dans les supraconducteurs, basée sur le concept de rupture de symétrie spontanée et de condensation de Bose des paires de Cooper dans le cadre de la théorie de Bardeen, Cooper et Schrieffer, avec application des équations du Ginzburg et du Landau; les fondements de la technique des fonctions de Green et ses applications pour la prédiction et l'interprétation d'expériences impliquant la diffusion de photons, de neutrons, de muons et la mesure des caractéristiques courant-tension des microcontacts tunnel; 3) Technologies et matériaux de l'électronique quantique (2 e semestre) introduit: propriétés physiques des matériaux semi-conducteurs de base et les méthodes de nanotechnologie en relation avec la création des éléments de base de la nanoélectronique, optoélectronique, dispositifs quantiques, en particulier, l'étude des les changements dans les propriétés électriques et optiques des matériaux en vrac lorsqu'ils sont produits sous la forme de structures de faible dimension (puits quantiques, fils et points) en raison des effets de l'effet de taille quantique; en mettant l'accent sur C, Si, les solutions solides GeXSi1 -X, les composés et les solutions solides A2В6 et A3B5; sont également considérées les technologies de base de fabrication de structures de taille quantique: épitaxie en phase liquide, épitaxie par jets moléculaires, épitaxie en phase vapeur de composés organométalliques, nanolithographie, auto-organisation de fils quantiques et de points; aperçu de l'utilisation de structures de faible dimension dans les dispositifs de micro et nanoélectronique; sont également considérées des diodes émettrices et des lasers pour les régions spectrales infrarouges, visibles et ultraviolettes, les photodétecteurs et les transistors; 4) Les méthodes spectroscopiques pour l'analyse des matériaux (1 er semestre) introduisent: les principes fondamentaux des méthodes spectroscopiques modernes d'analyse des matériaux, tels que la spectroscopie des électrons Auger, la spectroscopie des photoélectrons X (XRF), la spectrométrie de masse des ions secondaires ( SIMS), la microscopie électronique à transmission (MET), la microscopie ionique à balayage (SIM), ce qui nous permet d'étudier la composition chimique élémentaire, la structure atomique, la perfection structurelle des surfaces de solides, des couches interphases et des nanostructures.

Cours spéciaux familiariser les étudiants avec les domaines modernes de base de la recherche en physique théorique dans les nanosystèmes, y compris les systèmes de faible dimension. 1) Les propriétés électroniques quantiques des nanosystèmes (3ème semestre) introduisent: la théorie des phénomènes quantiques électroniques dans les nanosystèmes: matrices hamiltoniennes aléatoires de Wigner-Dyson et thermodynamique des nanoclusters, transitions de Peierls dans les conducteurs quasi unidimensionnels, transitions d'Ising et Berezinskii Kosterlitz- Thouless dans les systèmes de réseau bidimensionnels, la théorie des fluctuations de spin dans la chaîne d'Ising unidimensionnelle, la théorie de la conductance quantique de Landauer du contact de point quantique; 2) Physique des membranes à cristaux liquides (3ème semestre) introduit dans: la physique des cristaux liquides et ses applications à la théorie des membranes lipidiques, en particulier, aux fondamentaux de l'élasticité des cristaux liquides adaptés pour décrire les membranes bicouches, thermodynamiques et cinétiques de phase les transitions dans les systèmes multicomposants, les diagrammes de phase de Gibbs et divers modèles de réseaux bidimensionnels; théorie de base du mouillage, adaptée aux biomembranes, mécanismes d'interactions protéine-lipide et conditions de formation de films mouillants macroscopiques, dépendance du taux de processus cellulaires sur l'énergie de formation de structures membranaires en utilisant exo-et endocytose comme exemple; 3) La physique des systèmes de faible dimension (2 e semestre) introduit dans: les systèmes de faible dimension - les puits quantiques quasi-bidimensionnels, les fils quantiques unidimensionnels et les points quantiques quasi-nuls, en particulier avec les systèmes quantiques-mécaniques. phénomènes dans ces systèmes et l'influence des champs électriques et magnétiques externes, méthodes de modélisation informatique et calculs à partir des premiers principes de paramètres des systèmes de basse dimension: fréquences de résonance, les spectres d'énergie et les fonctions d'onde des systèmes électroniques et excitoniques puits et points quantiques couplés; évolution du spectre et restructuration des états de spin des molécules constituées de points quantiques couplés horizontalement et verticalement; 4) Les méthodes expérimentales en physique des systèmes de basse dimension (2ème semestre) introduisent: des méthodes d'études expérimentales des propriétés de transport et magnétiques des solides, incluant: les effets galvanomagnétiques (magnétorésistance, effet de Hall, effet de Haas-van Alphen, Effet de Shubnikov - de Haas), électrodynamique des métaux, résonance magnétique nucléaire, résonance gamma nucléaire; équipement et techniques expérimentales de mesure de signaux faibles en présence de bruit, mesure de résistance, thermométrie, application de champs magnétiques élevés; méthodes de choix de la technologie de mesure appropriée pour la recherche, conception expérimentale, schéma de conception de l'installation expérimentale, le traitement et l'interprétation des résultats de l'expérience, le cours enseigne également des méthodes d'analyse des surfaces de solides, y compris: classification des méthodes d'analyse de surface des matériaux, sonde à faisceaux d'ions (diffusion inverse de Rutherford, canalisation, spectroscopie de masse des ions secondaires), sonde à faisceau d'électrons (spectroscopie de pertes caractéristiques, émission d'électrons secondaires, spectroscopie Auger), sonde électromagnétique, microscopie tunnel; 5) Les diagrammes de phases des systèmes multicomposants (3ème semestre) introduisent: l'analyse des diagrammes de phase des systèmes multicomposants, y compris ceux appliqués aux matériaux et procédés réels basés sur les méthodes de calcul de paquets logiciels "Thermo-Calc", ainsi que les techniques originales utilisation du programme étendu EXCEL; méthodes de résolution des tâches suivantes: analyse de la composition de phase de matériaux à plusieurs composants à différentes températures; estimation graphique et calcul du liquidus, du solidus et d'autres températures critiques des transformations de phase; construction de coupes isolées et polythermiques de systèmes triple, quadruple et cinq doigts en utilisant à la fois des méthodes graphiques et de calcul; calcul des fractions massiques et volumiques des phases dans les systèmes multicomposants, analyse critique des informations sur les diagrammes de phase et recherche des erreurs dans la prédiction des équilibres de phase dans les systèmes multicomposants inexplorés. 6) Les propriétés électroniques des hétérostructures semiconductrices confinées quantique (2 e semestre) introduisent: la physique des hétérostructures confinées quantiques de faible dimension, qui sont les structures où le mouvement du porteur est restreint dans une ou plusieurs directions aux distances de l'ordre de Broglie; longueur d'onde; le transport d'électrons et les transitions optiques dans les systèmes électroniques de faible dimension, et la différence entre les propriétés électroniques des structures de faible dimension et celles des semi-conducteurs massifs; applications de points quantiques et de puits dans le photovoltaïque et les techniques laser. 7) Introduction à la trajectoire méthodes intégrales en physique de la matière condensée (2-ème semestre) la motivation et le contenu: L'idée de ce cours est d'amener les élèves familiariser avec trajectoire d'approche intégrante des problèmes de la matière condensée physique contemporaine. L'objectif est de donner aux étudiants la commande ferme de cette approche par des exemples soigneusement sélectionnés et des problèmes. Le cours contient digression mathématique dans le calcul complexe, les bases de la seconde quantification, quantification du champ, chemin Description intégrante de la mécanique quantique statistique, la théorie des perturbations de température finie, la théorie de la réponse linéaire, bases de l'analyse du groupe de renormalisation et théorie effective. Le projet final est constitué de la description théorique du transistor à un électron par une action Ambegaokar-Eckern-Schoen efficace. Cours de méthodes expérimentales de recherche aident les étudiants à se faire une idée des matériaux pour la base élémentaire prospective de l'électronique quantique, ainsi que sur les possibilités de méthodes de mesure: 1) spectroscopie, 2) microscopie tunnel, 3) microscopie ionique à balayage, 4) précision , sensibilité, localité et applicabilité de différentes méthodes de mesure pour l'étude des nanomatériaux. Objet de cours magistraux sont de nouveaux matériaux et les dispositifs quantiques modernes. La liste des nouveaux matériaux étudiés au cours du programme comprend: 1) des nanotubes de graphène et de carbone 2) des aimants quantiques - une chaîne de spin atomique 3) des semi-conducteurs magnétiques - du silicium dopé au manganèse; 4) matériaux semiconducteurs à base de solutions solides de germanium dans le silicium 5) milieux désordonnés et structures fractales - aérogels, conducteurs granulaires, 6) métaux lourds fermioniques, semiconducteurs Kondo, 7) quasicristaux et matériaux thermonucléiques structurellement complexes à base de tellurure de bismuth. Les appareils électroniques étudiés comprennent: 1) contact tunnel de taille atomique, 2) commutateurs magnétiques à base de manganites à magnétorésistance colossale 3) jonctions Josephson 4) diodes émettrices et lasers pour l'infrarouge, visible et ultraviolet, photodétecteurs, transistors. Etudes de technologies de fabrication de matériaux quantiques: 1) épitaxie en phase liquide, 2) épitaxie par faisceau moléculaire, 3) épitaxie en phase vapeur à partir de composés organométalliques, 4) nanolithographie, 5) auto-organisation de fils et de points quantiques.

Admission

Admission aux programmes de Master international à Misis est ouvert aux étudiants russes et internationales. Étant donné que toutes les classes seront menées en anglais, nous recommandons que les locuteurs non natifs de l'anglais à atteindre un score TOEFL d'au moins 525 (sur papier) ou 200 (sur ordinateur) avant l'admission. Pour postuler à un programme de maîtrise de deux ans à Misis, le demandeur doit être titulaire d'un baccalauréat dans un domaine connexe. À la fin du programme d'études à Misis, le demandeur recevra un diplôme d'Etat russe et un Supplément au diplôme européen.

Admission Date limite

La date limite pour soumettre la demande pour l' automne 2018 est le 10 août 2018 , cependant, nous encourageons les étudiants étrangers à soumettre leur candidature avant le 20 juillet 2018.

Programme enseigné dans l'établissement suivant :
  • Anglais

Voir 9 autres cours de National University of Science and Technology MISIS »

Ce cours est Sur le campus
Date de début
Duration
2 années
À temps plein
Prix
8,200 USD
Deadline
Par lieux
Par date
Date de début
Date de fin
Date limite d'inscription
Location
Date limite d'inscription
Date de fin